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文本内容:
IL
2.1抱箍法盖梁施工计算书
1、计算依据1《路桥施工计算手册》2《云南省标准化施工指南》3宾南高速土建3标两阶段施工图设计;4公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000;5公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025—86;6路桥施工计算手册.人民交通出版社.2002;7公路桥涵施工技术规范实施手册.人民交通出版社.2002及相关文件
2、专项工程概况1盖梁施工采用抱箍法,抱箍采用2块半圆弧形钢板制作,使用M24的高强螺栓连接,底模厚度10cm,每块长度
2.5口;充分利用现场已有材料,下部采用114工字钢作为横梁,横梁底部采用2根140b工字钢作为纵梁,抱箍与墩柱接触部位夹垫23mm橡胶垫,防止夹伤墩柱碎;纵横梁梁两端绑扎钢管,安装防落网〜下面以K55+213右幅1号墩盖梁例进行抱箍相关受力计算2盖梁尺寸
2.ImXl.7m宽X高X长;不规则尺寸
2.ImX
0.7mXl63mo宽义高X长;下部采用圆形双柱墩,柱直径2m,柱间中心距离
6.4m,盖梁周围预留1m以上作为操作平台;3计算假定工字钢放在抱箍上按外伸梁计算,荷载按均布荷载垂直作用在两片工字钢上,柱顶承受的荷载忽略不计偏安全,工字钢受弯、剪作用,抱箍114工字钢横梁10cm厚底模间距
0.5m145c工字钢纵梁千斤顶受剪力作用抱箍法施工示意图如下抱箍抱箍法施工示意图
3、横梁计算冬季雪荷载及养护设施荷载根据现场情况考虑增加,
(1)荷载计算1)根据《路桥施工计算手册》表8-1,得C30校容重取25KN/m3盖梁钢筋碎荷载Gl=
39.4X25KN/m3=985KN;挡块钢筋碎荷载G2=
3.6X25KN/m3=90KN;2)根据《路桥施工计算手册》表8-1得模板采用组合钢膜、连接件及钢楞时荷载均按
0.75KN/nf考虑,得模板面积经计算,盖梁模板面积为
59.88rtf;模板荷载:G3=
59.88X
0.75=
44.91KN3)根据《路桥施工计算手册》表8-1得施工人员、施工料具运输、堆放产生的荷载均按按
2.5KN/itf考虑,得:施工人员荷载G4=
2.5KN/m2X
11.7mX
2.lm=
61.425KN4)根据《路桥施工计算手册》表8-1得倾倒碎时产生的冲击荷载采用溜槽或串通产生的荷载和振捣税时产生的荷载均按2KN/nf考虑,不叠加计算,得施工动荷载G5=2KN/mX
11.7mX2,lm=
49.14KN5)横梁盖梁长度为n.7m,两侧布置横梁时各延长1m作为操作平台;由于盖梁宽
2.1m,各延长1m后为
4.1m,根据钢材长度规范一般取
4.5m,施工时可根据现场情况调整横梁间距及数量;两墩柱中心距离为
6.4m,墩径为2m,则两墩柱间净间距为
4.4m,考虑到中间位置受力较为集中,横梁布置间距采用
0.25m;则横梁数量为:中间位置(两墩柱之间):
4.4+
0.25=
17.6根,取整为18根;两侧位置(两墩柱外侧)(2+
3.3)+
0.25=
21.2根,取整后为22根,即两侧各布置11根横梁;即横梁总数为40根;根据《路桥施工计算手册》得,114工字钢每米重量为
16.88m;横梁总荷载G6=mg=
16.88X
4.5X40X
9.8=
29776.32N^30KN;计算中:g取
9.8N/Kg;7)横梁上跨中部分荷载G7=Gl+G2+G3+G4+G5+G6=985+90+
44.91+
61.429+
49.14+30=
1260.475KN每根横梁上所受荷载q=G7/15=
1265.475/40^
31.5KNt作用在每根横梁上的均布荷载q=q/
2.1=
31.5/
2.l15KN/m2两端悬臂部分只承受施工人员荷载,可以忽略不计
(2)力学模型,
1.3m f
1.9m J
1.3m
0.Im
0.Im力学模型
(3)分配梁抗弯与挠度计算由分析可知,横梁跨中弯矩最大,计算如下Mmax=q l2/8-q l2/2=15X
2.178-15X
0.172=^
8.2KN m・
2210.075KN/m
0.075KN/m分配梁弯矩示意图Q235H4工字钢参数弹性模量E=
2.IXlOMpa,截面惯性矩I=712cm截面抵抗矩W=
101.7cm
38.2KN/m1)抗弯计算=Mmax/W=(
8.2/
101.7)X103^
80.63[]=170Mpa结论强度满足施工要求2挠度计算f=f=q r5-24x2/384EI=15X
2.I45-24X
0.
171.92/384X
2.1max2X105X712X
105、
2.51l/400=
5.25mm结论挠度变形满足施工要求
4、纵梁计算Q235140b工字钢参数弹性模量E=
2.1X105Mpa;截面惯性矩I=22781cm;截面抵抗矩W=1139cm3;每m重量
73.84kg;以上数据全部摘取自《路桥施工计算手册》附表3-31;盖梁长度为H.7m,两端各留1m作为工作平台,方便计算则取14m;1荷载计算每根纵梁上所承受的荷载为横梁总荷载G6=mg=
16.88X
4.5X40X
9.8=
29776.32Ng30KN;纵梁总荷载G8=mg=
73.84X
9.8N/Kg X14=
10130.848N^
10.13KN单根纵梁上总荷载G9=G6/2+G7/2+G8=30/2+
1260.475/2+
10.13^
655.4KN纵梁所承受的荷载假设为均布荷载q=G9/ll.7=
655.4/
11.7^56KN/m同样,3两端悬臂部分所受施工人员荷载安全防护装置荷载可忽略不计2力学计算模型q=56KN/m3纵梁计算力学模型1中间段在均布荷载作用下的弯矩经分析,最大弯矩产生在纵梁跨中处,为
196.63KNm
196.63KNmMmax=q l中?/8—q l端?/2=56X
6.478-56X
2.6572^
90.1KN-m33纵梁弯矩示意图
90.1KNm抗弯计算=Mmax/W=
90.1/1139X103=79[]=170Mpa结论强度满足施工要求2挠度计算纵梁的挠度计算f=ql中45-24X2/384EI=56X
6.445-24X
2.
6576.42/384X
2.1X105X22781X10-8^
4.531/400=16mm计算中入=1端/I中;结论挠度变形满足施工要求
5、抱箍计算1荷载计算抱箍所承受的荷载为G10=Gl+G2+G3+G4+G5+G6+G8X2=
1260.475+
10.13X2=
1280.735KN2抱箍所受正压分布力q计算抱箍所提供的支撑力是由抱箍与墩柱之间产生的摩擦力产生,根据抱箍所受压力可计算出抱箍与墩柱之间正压力的大小在对两抱箍片之间的螺栓施加拉力后抱箍各个部位的受力下图所示由于两片抱箍对称布置,其受力状态相同,图中仅示半边,图中未示由于正压力作用儿产生的摩擦力y立柱中心点2PiQX1-mq抱箍受力图示图中各参数q表示抱箍接头位置处的分布力单位KN/m;Pl、P2表示两抱箍片之间的连接力单位KN;m表示由于摩擦作用引起的正压力减小系数由于正压力减小系数的影响,抱箍中间点的分布力为1-m qKN/m,因此抱箍中间段正压由于摩擦影响的线形损失量为2mq/nr KN/m由此可计算与墩柱轴线成a夹角位置处的分布力为ql-2ma/ii KN/m抱箍在承受外部荷载后,在正压力的作用下,所提供的最大静荷载力为F=4•之•qEl+Cl-m]/2*n*r/2*u=q*2-m•P,CJI式中:r表示墩柱半径(单位m)之表示抱箍与墩柱之间的接触系数,取值范围为
0.
450.65;〜u表示抱箍与墩柱之间的摩擦系数抱箍所能提供的摩擦力必须大于或等于抱箍所承受的压力,即F2Q总/2,为便于计算,WF=Q总/2根据上式推算可得q=Q总/2[(2-m)n ru]
(1)・・・・
(3)两抱箍片连接力P计算由图示可看出在施加外力后,影响P1值主要有两个力,即正压力P值以及在正压力作用下得摩擦力F,现首先对两个力进行分解,如下所示Pi P2Pl P2py dadlPx*FxFyFl-mq l-mqa夹角位置抱箍所受正压力分解夹角位置抱箍所受摩擦力分解图中各参数:Px a夹角位置处r*d a弧长上抱箍所受正压力P在x轴方向分解(单位:KN);Py a夹角位置处r-d a弧长上抱箍所受正压力P在丫轴方向分解(单位:KN);Fx a夹角位置处r d a弧长上抱箍所受摩擦力F在x轴方向分解(单位:KN);・Fy a夹角位置处r da弧长上抱箍所受摩擦力F在丫轴方向分解(单位:KN);・有以上受力图分析:Px=q l-2m a/r*△a ecos a・JIPy=q*l-2ma/n re△a*sin aFx=q*l-2m a/nr*A a•••u•sin aFy=q,l-2m a/r•△a•,•u,cos aJI由于同一抱箍片在y轴方向受力对称,Px及Fx分力相互抵消,对抱箍所施加得螺栓拉力P1以及P2不产生影响因此螺栓上所施加拉力P1及P2之和等于正压力P及摩擦力F在y轴方向的分力之和在安装抱箍时,两侧螺栓同时旋紧,近似认为P1及P2两值相同因此P1等于正压力及摩擦力在抱箍1/4圆周内、在y轴方向分力之和为计算两分力在y轴方向的合力,现对两力在[0,冗/2]区间内积分,积分值等于拉力P1「/p°/22Pl=Jo•l-2m a/resin ada+J°•l-2m a/re Uecosad aJIJIPl=qr1+u-2m/兀-mf+2mf/兀・将q值代入上式可计算抱箍螺栓处施加的外力P1为Pl=Q总•1+u-2m/兀-in R+2m u/几/2[2-111•兀••丁口•[]2由此可以看出,为计算抱箍螺栓的拉力,主要取决于抱箍荷载组合Q总、险和钢板的摩擦系数u、抱箍与墩柱之间的接触系数€以及正压力损失系数m0钢板与硅之间的摩擦系数取
0.3,正压力损失系数为
0.
10.2之间,取
0.15〜根据我标段下部结构施工质量状况,墩柱表面的平整度及光滑程度均较好因此取U=
0.3,m=
0.15,€=
0.6,、总=610将以上各数值代入2式中,计算P值为P=P1=16H.2义1+
0.3-
0.3/n-
0.09+
0.18/n/[2X2-
0.15X nX1X
0.3X
0.61^
736.8KN4抱箍螺栓数目的确定根据所选用的螺栓为
8.8级M24粗牙螺栓,螺纹间距h为3mm,螺栓的公称应力面积为353mm2,查看《公路施工材料手册》保证应力为600MPa故该类型螺栓的o保证应力荷载为[P]=公称应力面积X保证应力=353X600=
211.8KN应满足P,则螺栓个数为nNP/[P]=
4.4为保证安全取n=16每根螺栓的受力Ps=
736.8/16=
46.05KN[P]=
211.8KN结论螺栓的强度满足要求5紧螺栓的扳手力Pb计算螺栓旋转一周,螺母前进或后退一螺纹间距螺母的移动距离与扳手端的移动距离遵循如下关系AL=2AhnL/h式中L表示扳手力臂长度△L表示扳手端的移动距离h螺栓的螺纹间距△h对应扳手端的移动距离AL的螺母的轴向移动距离则扳手力所做的功为PbAL=2PbAh JiL/h由于在旋紧螺母的过程中,螺母与钢板之间的摩擦以及螺母与螺栓之间的摩擦相当大,扳手力所做的功在加力过程中损失较大,以k表示扳手力所做功的损失系数,取值范围在
0.
20.4之间,则〜PsAh=k XPbX2AhnL/hPb=Psh/2k nL=
46.05X3/2X
0.3X
3.14X300-245N根据计算结果可以看出,一个人的力量或采取加长力臂可以将抱箍所需的螺栓拉力施加到设计要求6抱箍钢板的厚度螺栓中心间距的容许范围为3d12d,螺栓中心至构件边缘距离的容许范围为
1.〜5d4dd为螺栓孔直径,取28mm则高度H取值为50cm较合适〜由于抱箍体与碎之间的摩擦力与接触面积无关,影响抱箍钢板高度的因素主要为抱箍螺栓的排列理论上来说,抱箍螺栓在竖向方向排列成1排为最有利情况,但必定使抱箍体高度增加实际施工按竖向23排列本抱箍每侧8个螺栓,按竖〜向2排排列在抱箍高度H确定的情况下,可根据抱箍体钢板的极限破坏应力来确定抱箍钢板的厚度to考虑到抱箍和碎的摩擦,抱箍体面板承受螺栓的拉力P=
736.8KN抱箍体钢板的纵向截面积Sl=Ht当抱箍体拉应力=P/S1[o]=140Mpa时,满足抗拉要求则t HM=
736.8X
1070.5X140X106^
0.011m当抱箍体剪应力T=N/2/2Sl[T]=85Mpa,方能满足抗剪要求,贝小Nt=
736.8X1074X
0.5X85X106=
0.0044m,取t=L6cm。